電子・不安定核散乱実験実現のためのSCRIT法と開発状況
理化学研究所須田利美

 電子散乱で分かること
 不安定核との電子散乱
 SCRIT法 開発状況
 今後
共同研究者
理研
：伊藤祥子、江本隆、大西哲哉、小関忠、竹田浩之、中村仁音、矢野安重、若杉昌徳
立教大学：栗田和好、増田鉄也、森川斉
東北大学：玉江忠明、古川幸広
京都大学：白井敏之、頓宮拓、野田章
北京大学：王碩06.01.13 反応断面積ws電子散乱で分かること
弾性散乱
4.8

陽子の空間分布（大きさと形）
0.002
2 1/2

<r >

ρ(r)

0.0015

4.75

RMS radius (fm)

= 4.66 fm

Sn isotopes

4.7
4.65
4.6
132

Sn

4.55

0.001

J.R.Ficenec et al., Phys.Lett.42B('72)213.

4.5100105110

115120125130135Mass Number

0.000500246810r(fm)

非弾性散乱 (e,e’)

遷移密度分布
準自由弾性散乱 (e,e’p)surface diffuseness (fm)2.82.75
2.72.65
2.6132Sn

2.55
2.5100105110115120125

Mass Number

核内陽子運動量分布06.01.13 反応断面積ws130135

電子弾性散乱
散乱断面積

形状因子

電荷分布
Fermi distributiondσ= z 2σ Mott | Fc (q) |2dΩρ
0.9 ρr0.5 ρ

Cross Section for Elastic Scattering-24

4.4a010€0.1 ρPbSnCaO-2510-2610026810r (fm)-2710010-2810-291010-1-3010|F(q)|2dσ/dΩ (cm2)4-3110-32

10±5%100200300

400

Momentum transfer q (MeV/c)

500±10%20030010-2r010-30a10-401002003000400

100

Momentum transfer (MeV/c)
06.01.13 反応断面積ws400

短寿命不安定核との電子散乱
1.e-beam on “fixed” RI target

Trapped RI

e-beamEe ~ a few 100 MeV

Scattered electrone

2. Electron + RI collider(ELISe@FAIR, GSI)

RI

Ee ~ a few 100 MeV

3. RI-beam on “fixed” electron target
γRI ~ a few 100(reltivistic)
RI beam

06.01.13 反応断面積wsElectrontarget

Recoiledelectron

ELISe @ GSI

06.01.13 反応断面積ws

SCRIT法（RI@rest) 電子蓄積リングでのイオン捕獲現象
 残留ガスイオンが電子ビームに捕獲。電子散乱 (!)

によるビームの短寿命化（放射光施設での問題児）
 SCRIT法 (Self-Confining RI Target)
 イオン捕獲現象を積極的に利用して、電子ビーム上に（外部入射の）短寿命不安定核標的を形成する

06.01.13 反応断面積ws

eRI facility based on the SCRIT concept1) Electron storage ring2) Slow RI beam generator•
1. In-flight facility + gas catcher•
2. ISOL (γ+U fission) : A˜100,130 n-rich nuclei

RI Ion generator
ISOL and/or Gas catcher

Electron storage ringSCRIT
06.01.13 反応断面積ws

Scattered electron

SCRIT法で期待できるluminosity

Ie = 500 mA

106

107 108 109 1010
Injection
rate (/s)
06.01.13 反応断面積ws1011

SCRIT法実証機
実証実験：京都大学化学研究所電子蓄積リング KSR

Ion source
einzel lenz

Csイオン源050

100 cmsteererslit

Beam position
monitoreinzel lenz

SCRIT electrodes

Compensator

Electron beam

deflector
drift chamber
plastic scintillators
Caloriemeter
06.01.13 反応断面積wsイオン捕獲用電極群
42 electrodes toform various potential shape
Cs ion : 10 kV
Trapping potential : 10 kV - δ

06.01.13 反応断面積ws

KSR での SCRIT R&D
01000

2000

γ-det

Ion Source

Einzel

KSR, Kyoto Univ.
Ee = 100 MeV
Ie = 100 mA
L ≥1026 /cm2 for N =107 /s

SCRIT Electrodes
e-beam06.01.13 反応断面積wsDeflector
Scattered electron

検出器系
Luminosity Monitor
Bremsstrahlung : a set of BaF2 detector~100bCharacteristic X-ray (30keV) : a Ge detector ~30b
Ultra-forward elastic scattering~1000bElectron detector
e-beamEe = 100 MeV
θe ≥ 30 deg.
Elastic scattering dominates.
drift chamber
plastic scintillator
calorimeter
06.01.13 反応断面積ws外部入射イオン捕獲の確認 一定時間捕獲後、イオン検出
Detection

Injection

Gateswitching

Longitudinal trap potential

L ~ 1024 /cm2/s

 ルミノシティー測定（制動輻射、特性Ｘ線）


電子ビームと捕獲Cs
核反応を利用したルミノシティー決定に至っていない
電子ビームと捕獲Cs核反応を利用したルミノシティー決定に至っていない
06.01.13 反応断面積ws改造作業（2006.Jan.-Feb.)

イオン入射系改造、電子ビーム一モニター増設
Luminosity改善

イオン分析系設置


イオンビームを正確に電子ビーム上にのせる
Csイオンと残留ガスの分離、荷電状態変化の測定

イオンクリアラー増設
Luminosity決定

制動輻射バックグランドの軽減（ビーム寿命改善）

06.01.13 反応断面積ws

今後の計画


Ｈ18年度中に実証実験にメド（新実験技術の確立）
Luminosity 決定 捕獲Cs核からの散乱電子測定


開発実験再開 1−2月の真空作業、ベーキング、枯らし運転を経て、3月にはＲ＆Ｄ再開
 反跳核検出器（MCP)の開発


散乱電子と反跳核との同時計数

イオン源


入射イオン数と expected luminosity
 106 /s
 107 /s1026 /cm2/s
1027 /cm2/s

KSRの理研への移設にむけた作業

06.01.13 反応断面積ws